(57)【要約】【課題】所望の画像を取得することが可能で、さらに表示機能も兼ね備えた撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１００は、像入力面が複数の単位領域に分割されている。電気的制御に基づいて所定の単位領域を光透過領域に設定し、この設定された単位領域を介して外来光を入力し、当該外来光に基づいて外来像を撮像する。電気的制御に基づいて所定の単位領域を光透過領域に設定し、この設定された単位領域を介して外部へ光を出力することで像を表示する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像入力面が複数の単位領域に分割されており、
電気的制御に基づいて所定の単位領域を光透過領域に設定し、この設定された単位領域を介して外来光を入力し、当該外来光に基づいて外来像を撮像すると共に、
電気的制御に基づいて所定の単位領域を光透過領域に設定し、この設定された単位領域を介して外部へ光を出力することで像を表示する、表示機能を有する撮像装置。
【請求項２】
前記像入力面が複数の前記単位領域に分割され、電気的制御に基づいて所定の前記単位領域が光透過領域に設定されるフィルタ層と、
一列以上の画素列を有する撮像素子と、
前記フィルタ層から前記画素列に外来光を案内する第１の光案内手段と、
前記フィルタ層を介して外部へ出力されるべき光を生成する可視光源と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項３】
前記第１の光案内手段は、入力された外来光を複数の反射面を介して前記撮像素子の画素まで案内する光学部材であることを特徴とする請求項２に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項４】
前記光学部材は、互いに隣り合って配置された複数のガイド部材から構成されることを特徴とする請求項３に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項５】
複数の前記ガイド部材夫々は、
入力された外来光を当該ガイド部材の一端に向けて進行させる複数の第１反射面と、
当該ガイド部材の前記一端側に設けられ、当該ガイド部材を伝播した外来光を前記撮像素子の画素に向けて反射させる第２反射面と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項６】
複数の前記ガイド部材の第２反射面夫々を連結するように、第２の光案内手段を備えており、前記第２の光案内手段の端部に前記可視光源が設けられ、
前記ガイド部材の第１反射面は、前記可視光源から入力された光を当該ガイド部材の他端に向けて伝播させつつ、前記フィルタ層に向けて反射させることを特徴とする請求項５に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項７】
前記フィルタ層は、ドットマトリクス方式の液晶パネルであって、
液晶層と、
前記液晶層を挟持し、前記液晶層の画素夫々に対して電圧を印加可能な電極層と、
前記液晶層における所定の単位領域が光透過領域となるように、前記電極層を制御する液晶駆動回路と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２又は６に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項８】
前記電極層の電圧印加によって、前記フィルタ層の像入力面が複数の第１軸線により分割されることで規定される複数の単位領域夫々を、光透過領域又は不透過領域とし、前記光透過領域に外来光が入力する状態とすることを特徴とする請求項７に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子の複数の画素は、前記第１軸線に沿って配列され、
複数の前記ガイド部材夫々は、前記第１軸線に交差する第２軸線に沿って延在することを特徴とする請求項４に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項１０】
複数の前記ガイド部材は、前記撮像素子上に配置され、
前記フィルタ層は、複数の前記ガイド部材上に配置されることを特徴とする請求項４に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項１１】
前記ガイド部材の第１反射面には、金属反射膜が形成されることを特徴とする請求項５に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項１２】
前記可視光源は、前記複数のガイド部材下に配置された可視光案内手段の端部に設けられ、
前記可視光案内手段は、入力された光を前記複数のガイド部材を介して前記フィルタ層へ出力することを特徴とする請求項１に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項１３】
前記撮像素子への可視光の入力を遮断する可視光カットフィルターを備えることを特徴とする請求項１に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項１４】
前記外来光である近赤外光が前記フィルタ層の像入力面上に載置された被検体に照射され、外来像として静脈像が撮像されることを特徴とする請求項１に記載の表示機能を有する撮像装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の撮像装置を備える移動体通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示機能を有する撮像装置及び移動体通信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像装置の一種である生体認証に関する技術開発の進展が著しい。なお、周知のとおり、生体認証とは、検査対象の個体から取得した生体情報が、あらかじめ設定された生体情報に等しいかどうかという判定に基づいて、ある個体を他の個体から識別する技術である。例えば、ヒトの瞳の虹彩に基づいて個体を特定する方法、ヒトの指等の静脈パターンに基づいて個体を特定する方法、及び指の指紋パターンに基づいて個体を特定する方法が挙げられる。なかでも、ヒトの指等の静脈パターンを利用したものは、パターンデータの偽装が困難であり、高いセキュリティーを確保することができる。
【０００３】
特許文献１には、生体認証に用いられる撮像装置が開示されている。この撮像装置では、光源、支持台、画像認証部を積層させることで、撮像装置の小型化を図っている。
【特許文献１】特開２００１−１１９００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の撮像装置は、撮像機能のみ備えた構成である。つまり、特許文献１の撮像装置は、撮像機能だけでなく、表示機能も兼ね備えた構成とされていない。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、所望の画像を取得することが可能で、さらに表示機能も兼ね備えた撮像装置及び移動体通信端末を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の表示機能を有する撮像装置は、像入力面が複数の単位領域に分割されており、電気的制御に基づいて所定の単位領域を光透過領域に設定し、この設定された単位領域を介して外来光を入力し、当該外来光に基づいて外来像を撮像すると共に、電気的制御に基づいて所定の単位領域を光透過領域に設定し、この設定された単位領域を介して外部へ光を出力することで像を表示する。これにより、所望の画像を取得することが可能で、さらに表示機能も兼ね備えた構成となる。
【０００７】
前記像入力面が複数の前記単位領域に分割され、電気的制御に基づいて所定の前記単位領域が光透過領域に設定されるフィルタ層と、一列以上の画素列を有する撮像素子と、前記フィルタ層から前記画素列に外来光を案内する第１の光案内手段と、前記フィルタ層を介して外部へ出力されるべき光を生成する可視光源と、を備えること、が好ましい。これにより、光透過領域に設定された単位領域を透過した外来光は、第１の光案内手段を介して、撮像素子の各画素に入力される。光透過領域として設定される単位領域を順次シフトさせ、単位領域ごとの外来像を撮像素子で順次検出することによって、フィルタ層の表面領域に入力される外来像全体を撮像することができる。従って、より少ない画素数の撮像素子を用いて所望の画像を取得することが可能になる。
【０００８】
前記第１の光案内手段は、入力された外来光を複数の反射面を介して前記撮像素子の画素まで案内する光学部材であること、が好ましい。
【０００９】
前記光学部材は、互いに隣り合って配置された複数のガイド部材から構成されること、が好ましい。
【００１０】
複数の前記ガイド部材夫々は、入力された外来光を当該ガイド部材の一端に向けて進行させる複数の第１反射面と、当該ガイド部材の前記一端側に設けられ、当該ガイド部材を伝播した外来光を前記撮像素子の画素に向けて反射させる第２反射面と、を備えること、が好ましい。
【００１１】
複数の前記ガイド部材の第２反射面夫々を連結するように、第２の光案内手段を備えており、前記第２の光案内手段の端部に前記可視光源が設けられ、前記ガイド部材の第１反射面は、前記可視光源から入力された光を当該ガイド部材の他端に向けて伝播させつつ、前記フィルタ層に向けて反射させること、が好ましい。これにより、可視光源の個数を削減することができる。
【００１２】
前記フィルタ層は、ドットマトリクス方式の液晶パネルであって、液晶層と、前記液晶層を挟持し、前記液晶層の画素夫々に対して電圧を印加可能な電極層と、前記液晶層における所定の単位領域が光透過領域となるように、前記電極層を制御する液晶駆動回路と、を備えることが好ましい。これにより、既存の液晶技術を活用して単位領域を光透過又は不透過に設定することができる。
【００１３】
前記電極層の電圧印加によって、前記フィルタ層の像入力面が複数の第１軸線により分割されることで規定される複数の単位領域夫々を、光透過領域又は不透過領域とし、前記光透過領域に外来光が入力する状態とすること、が好ましい。
【００１４】
前記撮像素子の複数の画素は、前記第１軸線に沿って配列され、複数の前記ガイド部材夫々は、前記第１軸線に交差する第２軸線に沿って延在すること、が好ましい。
【００１５】
複数の前記ガイド部材は、前記撮像素子上に配置され、前記フィルタ層は、複数の前記ガイド部材上に配置されること、が好ましい。
【００１６】
前記ガイド部材の第１反射面には、金属反射膜が形成されること、が好ましい。これにより、ガイド部材に入力された光が、ガイド部材の下面から漏れ出すことがない。従って、光利用効率が高い。
【００１７】
前記可視光源は、前記複数のガイド部材下に配置された可視光案内手段の端部に設けられ、前記可視光案内手段は、入力された光を前記複数のガイド部材を介して前記フィルタ層へ出力すること、が好ましい。
【００１８】
前記撮像素子への可視光の入力を遮断する可視光カットフィルターを備えること、が好ましい。可視光カットフィルターで撮像素子を覆うことによって、誤って撮像素子の画素に不用な外来光による電荷が蓄積されることを防ぐことができる。
【００１９】
前記外来光である近赤外光が前記フィルタ層の像入力面上に載置された被検体に照射され、外来像として静脈像が撮像されること、が好ましい。
【００２０】
本発明の移動体通信端末は、上述の撮像装置を備える。これにより、所望の画像を取得することが可能で、さらに表示機能も兼ね備えた構成となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、所望の画像を取得することが可能で、さらに表示機能も兼ね備えた撮像装置及び移動体通信端末を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。
【００２３】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態にかかる表示機能を備えた撮像装置及び移動体通信端末ついて、図１乃至１３を用いて説明する。
【００２４】
本実施形態の移動体通信端末は、図１に示すように、携帯電話５０である。携帯電話５０は、上側本体（第１部材）５１、下側本体（第２部材）５２、及びヒンジ５３を備えている。上側本体５１と下側本体５２とは、共にプラスチック製の平板部材であって、ヒンジ５３を介して連結されている。上側本体５１と下側本体５２とは、ヒンジ５３によって開閉自在に構成されている。上側本体５１と下側本体５２とが閉じた状態のとき、携帯電話５０は上側本体５１と下側本体５２とが重ね合わされた平板状の部材になる。
【００２５】
上側本体５１は、その内面に表示部５４を備えている。表示部５４には、着信相手を特定する情報（名前、電話番号）、携帯電話５０の記憶部に格納されたアドレス帳等が表示される。表示部５４の下方には液晶表示装置が組み込まれている。
【００２６】
下側本体５２は、その内面に複数のボタン５５を備えている。携帯電話５０の操作者は、ボタン５５を操作することによって、アドレス帳を開いたり、電話を掛けたり、マナーモードに設定したりし、携帯電話５０を意図したように操作する。
【００２７】
上側本体５１の外面には、図２に示すように、実質的に透明な表面領域Ｒ１０、及び表面領域Ｒ２０が配置されている。
【００２８】
表面領域Ｒ１０には、ヒト（被検体）の指５７が搭載される。表面領域Ｒ１０の下方には、撮像装置１００が組み込まれている。なお、本実施形態では、撮像装置１００と光源２００とで生体認証装置を構成している。
【００２９】
表面領域Ｒ２０には、文字（時間、動作状態、着信相手名など）が表示される。表面領域Ｒ２０の下方には、液晶表示装置が組み込まれている。この液晶表示装置は、上部電極、液晶層、及び下部電極といった要素を含む一般的な液晶表示装置である。
【００３０】
表面領域Ｒ１０及び表面領域Ｒ２０は、図３に示すように、液晶層がある領域Ｒ３０内にある。本実施形態においては、表面領域Ｒ１０の下方にある撮像装置１００に含まれる液晶層と、表面領域Ｒ２０の下方にある液晶表示装置に含まれる液晶層とは、同層に位置し、同一の製造工程で製造される。
【００３１】
表面領域Ｒ１０の下方にある撮像装置１００と、表面領域Ｒ２０の下方にある液晶表示装置との部材を共通にすることによって、撮像装置１００を携帯電話５０に組み込むことに要するコストを低減することができる。なお、共通に使用される部材は、液晶層のほか、液晶層を挟持する偏光板、液晶層を挟持する透明基板、下部電極又は上部電極であっても良い。いずれの場合にも共通化された部材は、互いに同層に配置される。
【００３２】
撮像装置１００は、像入力面が複数の単位領域に分割され、電気的制御に基づいて所定の単位領域が光透過領域に設定される。そして、撮像装置１００は、光透過領域とされた単位領域を介して外来光を入力させ、当該外来光に基づいて外来像を撮像できる構成とされている。
【００３３】
具体的にいうと、撮像装置１００は、図４に示すように、ラインセンサー（撮像素子）１、第１の光案内手段２、フィルタ層３、偏光板４、５及びマイクロレンズアレイ６を備えている。更に、撮像装置１００は、演算処理部７、記憶部８、及び液晶駆動回路９などを備えている。
【００３４】
ラインセンサー１は、複数の画素が１列に配置された撮像素子である。ラインセンサー１は、液晶パネル３の幅寸法と略等しい幅寸法を有する。ラインセンサー１は、フォトダイオード(Photodiode)が一列に配列されたＰＤアレイセンサーやＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)型の画素が一列に配列されたＭＯＳアレイセンサー等である。このラインセンサー１は、図１等に示すように、携帯電話５０の表面領域Ｒ１０の一側部（図２では紙面に向かって下方）に配置されている。すなわち、ラインセンサー１は、図５に示すように、ｙ軸方向に画素ＰＸａ〜ＰＸｅが並べられている。但し、一列以上の画素列を有する撮像素子であれば良い。
【００３５】
第１の光案内手段２は、液晶パネル３の平面領域と略等しい大きさの平面領域を有する。本実施形態の第１の光案内手段２は、図４及び図５に示すように、ラインセンサー１の各画素ＰＸａ〜ＰＸｅに対応して配置された複数のガイド部材２ａ〜２ｅからなる光学部材である。ガイド部材２ａ〜２ｅは、光に対して実質的に透明な光学部材である。ガイド部材２ａ〜２ｅは、ｘ軸方向に延在した形態で、互いに隣り合って並列に配置されている。
【００３６】
ガイド部材２ａ〜２ｅは、図６に示すように、上面は平坦であるが、下面に複数の溝１０が形成されている。溝１０は、紙面に向かって手前又は奥行き方向（ｙ軸方向）に延在する。ガイド部材２ａ〜２ｅの下面に複数の溝１０が形成されることによって、ガイド部材２ａ〜２ｅの下面には、複数の反射面（第１反射面）１１、１２が形成されている。また、ガイド部材２ａ〜２ｅは、その左端部分に反射面（第２反射面）１３が形成されている。各々のガイド部材２ａ〜２ｅの反射面１３は、ラインセンサー１の画素ＰＸａ〜ＰＸｅの上方に配置されている。
【００３７】
フィルタ層３は、ドットマトリクス方式の液晶パネル（以下、フィルタ層と同一の符号３を付する。）から成る。液晶パネル３は、ガイド部材２ａ〜２ｅの上方に配置されている。液晶パネル３は、携帯電話５０の表面領域Ｒ１０と略等しい平面領域を有する。液晶パネル３の駆動方式としては、パッシブマトリクス方式であっても、アクティブマトリクス方式であっても良い。ちなみに、本実施形態の液晶パネル３は、パッシブマトリクス方式としている。
【００３８】
液晶パネル３は、図６に示すように、電極層（下部電極）１４、電極層（上部電極）１５、液晶層１６を備えている。
電極層１４は、導電性薄膜（ITO：Indium Tin Oxide）からなる。電極層１４は、可視光〜近赤外の波長帯域の光に対して実質的に透明である。電極層１４は、複数の単位電極１４ａ〜１４ｅから構成されている。単位電極１４ａ〜１４ｅは、ｘ軸方向に延在する長尺な信号電極である。単位電極１４ａ〜１４ｅは、等間隔で並列に並べられている。単位電極１４ａ〜１４ｅは、図示を省略した下部透明基板の上面に形成されている。
【００３９】
電極層１５も、導電性薄膜（ITO：Indium Tin Oxide）からなる。電極層１５は、可視光〜近赤外の波長帯域の光に対して実質的に透明である。電極層１５は、複数の単位電極１５ａ〜１５ｅから構成されている。単位電極１５ａ〜１５ｅは、ｙ軸方向に延在する長尺な走査電極である。単位電極１５ａ〜１５ｅは、等間隔で並列に並べられている。単位電極１５ａ〜１５ｅは、図示を省略した上部透明基板の下面に形成されている。
【００４０】
液晶層１６は、図示を省略した下部透明基板と上部透明基板との間に液晶が充填されている。液晶層１６は密閉構造とされている。下部透明基板と上部透明基板との間には、略等間隔にスペーサ部材１７が配置されている。これにより、液晶パネル３は、透明基板に作用する押圧に耐え得る構成となる。
【００４１】
このような液晶パネル３は、電極層１４、１５からなる一対の電極層間に電圧を印加することで、液晶層１６に電圧が印加される。液晶層１６の液晶の配向状態は、電圧が印加されることで制御される。具体的にいうと、複数の単位電極１４ａ〜１４ｅ及び１５ａ〜１５ｅは夫々、液晶駆動回路９に接続されている。液晶駆動回路９は、演算処理部７に接続されている。すなわち、液晶パネル３は、液晶駆動回路９が演算処理部７からの撮像制御信号に基づいて、液晶パネル３の所定の領域（画素）を制御できる構成とされている。本実施形態では、ｘ軸方向に延在する単位電極と、ｙ軸方向に延在する単位電極との交差部分が画素とされている。
【００４２】
本実施形態の液晶駆動回路９は、演算処理部７からの撮像制御信号に基づいて、液晶パネル３の表面領域（像入力面）が複数の第１軸線により分割されることで規定される複数の単位領域夫々が光透過領域となるように、単位電極１４ａ〜１４ｅ及び１５ａ〜１５ｅを制御する。具体的にいうと、図７に示すように、液晶パネル３の表面領域は、軸線（第１軸線）Ｌ１〜Ｌ４によって５分割され、単位領域Ｒ１〜Ｒ５が規定されている。なお、単位領域は、液晶パネル３の表面領域が複数の軸線によって分割されることで規定される領域である。軸線Ｌ１より下側に単位領域Ｒ１、軸線Ｌ１と軸線Ｌ２間に単位領域Ｒ２、軸線Ｌ２と軸線Ｌ３間に単位領域Ｒ３、軸線Ｌ３と軸線Ｌ４間に単位領域Ｒ４、及び軸線Ｌ４より上側に単位領域Ｒ５が形成されている。つまり、外来像を撮像する際は、液晶パネル３のｙ軸方向に配列された画素群を一つの単位領域としている。
【００４３】
このとき、電極層１５を構成する単位電極１５ａ〜１５ｅは、各単位領域Ｒ１〜Ｒ５に対応して配置されている。つまり、単位電極１５ａは、単位領域Ｒ１に対応して配置されている。単位電極１５ｂは、単位領域Ｒ２に対応して配置されている。単位電極１５ｃは、単位領域Ｒ３に対応して配置されている。単位電極１５ｄは、単位領域Ｒ４に対応して配置されている。単位電極１５ｅは、単位領域Ｒ５に対応して配置されている。
【００４４】
偏光板４、５は、液晶パネル３を挟持するように配置されている。すなわち、偏光板４は液晶パネル３の下側の電極層１４の下方に配置されている。偏光板５は液晶パネル３の上側の電極層１５の上方に配置されている。偏光板４、５は、特定の偏光成分の光を透過させる光学部材である。偏光板４、５は、液晶パネル３の平面領域と略等しい平面領域を有する。
【００４５】
マイクロレンズアレイ６は、複数のレンズ６ａがマトリクス状に配置されたシート部材である。マイクロレンズアレイ６は、偏光板５の上方に配置されている。レンズ６ａは、液晶パネル３の各画素に対応するように配置されている。従って、より広い範囲で外来像を取得することが可能になる。また、単位領域におけるガイド部材２ａ〜２ｅで規定される領域間の光のクロストークを更に抑制することができる。また、レンズ６ａの焦点位置を適宜設定することによって、特に第１の光案内手段２における光の伝播損失を低下させ、撮像装置１００の光利用効率を向上させることができる。
【００４６】
演算処理部７はＣＰＵである。演算処理部７は、携帯電話５０の操作によって記憶部８に格納されている撮像制御信号を呼び出して、液晶駆動回路９に出力する。また、演算処理部７は、呼び出した撮像制御信号に基づいて、ラインセンサー１や光源２００を制御する。さらに演算処理部７は、各画素ＰＸａ〜ＰＸｅからの画像信号を二値化処理したり、取得した静脈パターンを補正したり、取得した静脈パターンと予め記憶部８に格納されている静脈パターンとを比較して認証したりする。すなわち、撮像制御信号は、ラインセンサー１からの画像信号の出力タイミングや光源２００の発光タイミング、単位電極の選択及び電圧の印加タイミングなどを司る信号である。
【００４７】
記憶部８は半導体メモリである。記憶部８は、予め設定されている撮像制御信号やラインセンサー１の各画素からの画像信号などが格納される。
【００４８】
液晶駆動回路９は所謂液晶ドライバである。液晶駆動回路９は、図８に示すように、入力された撮像制御信号に基づいて、液晶パネル３の単位電極１４ａ〜１４ｅ及び１５ａ〜１５ｅを制御し、所定の単位領域を光透過領域とする。
【００４９】
光源２００は、表面領域Ｒ１０の相対峙する二側部（図２では紙面に向かって左右）に複数配置されている。光源２００は、生体認証に適した波長帯域５８０ｎｍ〜１０００ｎｍ、より好ましくは６００ｎｍ〜８６０ｎｍの検査光を前方に向けて出射する。光源２００は、例えば、半導体発光素子（LED(Light Emitting Diode)）、又は半導体レーザ素子(LD(Laser Diode))である。この光源２００は、図示を省略した制御回路によって制御される。
【００５０】
このような構成の生体認証装置を用いて、以下のように生体認証を行うことができる。
先ず、図９に示すように、非動作状態の携帯電話５０の表面領域Ｒ１０上に指５７を載置すると、携帯電話５０は、その生体認証機能を活性化させる（Ｓ１）。なお、指５７が表面領域Ｒ１０上に載置されたことを検出する機構は任意である。
【００５１】
次に、生体認証機能の活性化に伴って携帯電話５０内に組み込まれた生体認証装置は、検査光を前方に出力する（Ｓ２）。つまり、生体認証装置は、演算処理部７が記憶部８に格納されている撮像制御信号を呼び出して、当該撮像制御信号を、光源２００を制御する制御回路に出力する。撮像制御信号が入力された制御回路は、光源２００を当該撮像制御信号に基づく、発光タイミングや光量などに制御する。光源２００は携帯電話５０の表面領域Ｒ１０上に載置した指５７に対して検査光を照射する。
【００５２】
次に、生体認証装置は、外来像として静脈パターンを取得する（Ｓ３）。具体的にいうと、撮像装置１００は、単位電極１４ａ〜１４ｅを全て選択しつつ、時間の経過に従って、単位電極１５ａ〜１５ｅを順次選択し、単位領域Ｒ１〜Ｒ５を順に光透過領域に設定する。
【００５３】
すなわち、単位電極１４ａ〜１４ｅを全て選択しつつ、単位電極１５ａを選択して、液晶パネル３の単位領域Ｒ１に電圧を印加して当該単位領域Ｒ１を光透過領域とし、他の単位領域Ｒ２〜Ｒ５を不透過領域とする。ちなみに、本実施形態の液晶パネル３は、ノーマリーブラック方式とされている。但し、液晶パネル３は、ノーマリーホワイト方式でも実施できる。
【００５４】
光源２００からの検査光は、携帯電話５０の表面領域Ｒ１０上に載置した指５７に照射される。指５７の内部には静脈が在り、この静脈で検査光は吸収される。静脈以外の生体組織では検査光はあまり吸収されない。指５７からの透過光及び反射光は外来光として、液晶パネル３の単位領域Ｒ１から入力され、ガイド部材２ａ〜２ｅ内を伝播してラインセンサー１の各画素ＰＸａ〜ＰＸｅに入力される。すなわち、液晶パネル３の単位領域Ｒ１に入力された外来光は、図１０に示すように、マイクロレンズアレイ６、偏光板５、液晶パネル３、偏光板４を順次透過する。偏光板４を透過した外来光は、ガイド部材２ａ〜２ｅの上面を介してガイド部材２ａ〜２ｅに入力される。ガイド部材２ａ〜２ｅに入力された外来光は、その下面に設けられた反射面１２によって、ガイド部材２ａ〜２ｅの左端に向かって進行するように設定されている。つまり、ガイド部材２ａ〜２ｅの反射面１２で反射された外来光は、ガイド部材２ａ〜２ｅと偏光板４間の界面での反射や反射面１１、１２における反射を繰り返しながら、ガイド部材２ａ〜２ｅの左端に向かって進行する。
【００５５】
ガイド部材２ａ〜２ｅの左端には、上述のように反射面１３が設けられている。従って、ガイド部材２ａ〜２ｅ内を伝播してきた外来光は、反射面１３にて反射され、その下方に配置されたラインセンサー１の画素ＰＸａ〜ＰＸｅに入力される。ある程度の検出時間（又は蓄積時間）が確保された後、演算処理部７は、ラインセンサー１に対してリード信号（出力指示信号）を出力する。画素ＰＸａ〜ＰＸｅは、リード信号に基づいて各画素ＰＸａ〜ＰＸｅに蓄積された電荷量を示す画像信号を、アナログ／デジタル変換器３０に出力する。アナログ／デジタル変換器３０は、画像信号をデジタル変換し、演算処理部７に出力する。演算処理部７は、当該画像信号に例えば必要に応じて照度分布補正、ノイズ除去などの画像処理を行った後、二値化処理などを施し、処理を施した画像信号を記憶部８に格納する。あるいは、一度記憶部８に原画像を格納した後に前記画像処理を施しても良い。二値化処理された画像は、静脈に対応する部分は黒くなり、静脈パターンを反映した画像となる。
【００５６】
このように、単位電極１４ａ〜１４ｅを断続的に選択した状態で、単位電極１５ｂを選択して液晶パネル３の単位領域Ｒ２、単位電極１５ｃを選択して液晶パネル３の単位領域Ｒ３、単位電極１５ｄを選択して液晶パネル３の単位領域Ｒ４、単位電極１５ｅを選択して液晶パネル３の単位領域Ｒ５を、順次光透過領域として、各々の単位領域で指５７の画像を撮像し、当該画像信号を記憶部８に格納する。記憶部８は、各々の単位領域での指５７の画像信号を合成し、外来像として指５７全体の静脈パターンの画像を形成する。このときの光源２００及び液晶パネル３の各制御信号を示すと、図１１のようになる。なお、図１１における撮像制御信号は、液晶パネル３の走査タイミングを示している。
【００５７】
次に、演算処理部７は、取得した静脈パターン（取得パターン）が予め記憶部８に登録した静脈パターン（マスターパターン）に一致するのかを判定する（Ｓ４）。この判定は、演算処理部７が所定のアルゴリズムに従って実行する。
【００５８】
判定成功の場合には、携帯電話５０は、当該携帯電話５０の通常の機能を活性化させる（Ｓ５）。例えば、携帯電話５０は、ロックモードを解除する。判定不成功の場合には、携帯電話５０は、非動作状態を維持する。
【００５９】
上述の説明から明らかなように、本実施形態においては、光透過領域に設定された単位領域を透過した外来光は、第１の光案内手段２を介して、ラインセンサー１の各画素に入力される。光透過領域として設定される単位領域を順次シフトさせ、単位領域ごとの外来像をラインセンサー１で順次検出することによって、液晶パネル３の表面領域に入力される外来像全体を撮像することができる。従って、より少ない画素数の撮像素子を用いて所望の画像を取得することが可能になる。
【００６０】
また、本実施形態においては、単位領域に対応して単位電極を配置させ、この単位電極を利用して液晶層に対する電圧の印加範囲を制御する。これによって、光透過領域として設定されるべき単位領域を意図した範囲に設定することができる。
【００６１】
また、本実施形態においては、既存の液晶技術を活用して単位領域を光透過又は不透過に設定することができる。
【００６２】
また、本実施形態においては、複数のガイド部材２ａ〜２ｅを用いて、単位領域を透過した外来光をラインセンサー１の画素に案内する。個々に分割された複数のガイド部材を採用することによって、それらが一体になっているものを採用する場合と比べて各領域間の光のクロストークを効果的に抑制することができる。また、板状の光学部材を用いることで、撮像装置１００の厚みを十分に薄くすることができる。また、ガイド部材の下面に複数の反射面を設けることによって、より効率的に光をラインセンサー１に案内することができる。
【００６３】
また、撮像装置１００は、隣接する液晶表示装置と部材を共通化している。これによって、撮像装置１００を携帯電話５０に組み込むことに要するコストを低減させることができる。
【００６４】
この撮像装置１００は、電気的制御に基づいて所定の単位領域を光透過領域に設定し、この設定された単位領域を介して外部へ光を出力することで像を表示できる構成とされている。つまり、撮像装置１００は、液晶パネル３の所定の画素に像を表示する表示機能も兼ね備えている。
【００６５】
具体的にいうと、撮像装置１００は、図４に示すように、上記の構成に加えて、第２の光案内手段１８、可視光源１９、可視光カットフィルター２０を備えている。
【００６６】
第２の光案内手段１８は、第１の光案内手段２のガイド部材２ａ〜２ｅの反射面１３夫々を連結するように設けられた光学部材である。この第２の光案内手段１８の端部に可視光源１９が設けられている。
【００６７】
可視光源１９は、波長帯域４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の可視光を出力する。可視光源１９は、例えば、半導体発光素子（LED(Light Emitting Diode)）、又は半導体レーザ素子(LD(Laser Diode))である。この可視光源１９は、図示を省略した駆動回路によって制御される。
【００６８】
可視光カットフィルター２０は、ラインセンサー１への可視光の入力を遮断するべく、ラインセンサー１を覆うように配置されている。すなわち、可視光カットフィルター２０は、検査光以外の外乱光を遮断する板状（フィルム状も含む）の光学部材である。可視光カットフィルター２０でラインセンサー１を覆うことによって、誤ってラインセンサー１の画素に不用な外来光による電荷が蓄積されることを防ぐことができる。
【００６９】
このような撮像装置１００は、液晶駆動回路９に例えば携帯電話５０の処理回路から液晶パネル３の表面領域に表示する画像制御信号が入力される。それと共に、可視光源１９を制御する駆動回路にも、当該画像制御信号が入力される。
【００７０】
液晶駆動回路９は、当該画像制御信号に基づいて、液晶パネル３の所定の画素が光透過領域となり、他の画素が不透過領域となるように、単位電極１４ａ〜１４ｅ及び１５ａ〜１５ｅを制御する。つまり、像を表示する際は、液晶パネル３の各画素を一つの単位領域としている。
【００７１】
可視光源１９を制御する駆動回路は、当該画像制御信号に基づいて、可視光源１９を制御する。可視光源１９は第２の光案内手段１８に可視光を出力する。このときの可視光源１９及び液晶パネル３の各制御信号を示すと、図１２のようになる。なお、図１２における画像制御信号は、液晶パネル３の走査タイミングを示している。
【００７２】
この撮像装置１００は、図１３に示すように、可視光源１９からの可視光を第２の光案内手段１８に導く。可視光は、ガイド部材２ａ〜２ｅの反射面１３から入力される。さらに可視光は、ガイド部材２ａ〜２ｅの下面に設けられた反射面１１によって、ガイド部材２ａ〜２ｅの右端に向かって進行する。つまり、ガイド部材２ａ〜２ｅの反射面１１で反射された光は、ガイド部材２ａ〜２ｅと偏光板４間の界面での反射や反射面１１における反射を繰り返しながら、ガイド部材２ａ〜２ｅの右端に向かって進行しつつ、反射面１２によって液晶パネル３に向けて上方に出力される。そして、可視光は、画像制御信号に基づいて光透過領域とされた、液晶パネル３の所定の画素を透過する。すなわち、可視光は液晶パネル３を介して外部へ出力され、操作者に像として視認される。液晶パネル３に表示される像としては、例えば取得された静脈パターンが予め記憶部８に登録した静脈パターンと一致した旨の文字情報や記号などである。
【００７３】
このように、撮像装置１００は、撮像機能だけでなく、表示機能も兼ね備えた構成とすることができる。そのため、携帯電話５０の表面領域Ｒ２０の下方に組み込んだ液晶表示装置を省略することが可能である。よって、省スペース化とコストの削減に寄与する。
【００７４】
また、本実施形態においては、第１の光案内手段２を、外来像を撮像する際と、像を表示する際とで併用しているので、携帯電話５０を薄型化することができる。
【００７５】
また、本実施形態においては、液晶層１６の上層にマイクロレンズアレイ６を配置しているので、液晶層１６の隣接する画素間のダークスポットを低減することができる。
【００７６】
〔第２の実施形態〕
なお、上記第１の実施形態の撮像装置１００は、図１４に示すように、各々のガイド部材２ａ〜２ｅの反射面１１、１２に金属反射膜２１が形成されていることが好ましい。これにより、ガイド部材２ａ〜２ｅに入力された検査光及び可視光が、ガイド部材２ａ〜２ｅの下面から漏れ出すことがない。よって、光源２００からの検査光及び可視光源１９からの可視光を無駄なく用いることができ、光利用効率が向上する。
【００７７】
〔第３の実施形態〕
また、上記第１の実施形態の撮像装置１００は、ガイド部材２ａ〜２ｅの反射面１３を連結するように第２の光案内手段１８を設け、この第２の光案内手段１８の端部に可視光源１９を設けているが、この限りでない。
【００７８】
すなわち、本実施形態の撮像装置１０１は、図１５に示すように、ガイド部材２ａ〜２ｅの下方に可視光案内手段２２が配置されている。この可視光案内手段２２の一端部に複数の可視光源１９が設けられている。
【００７９】
可視光案内手段２２は、図示を省略したが、第１の光案内手段２と略同様に、上面は平坦であるが、下面に反射面が形成されている。可視光案内手段２２の下面に反射面が形成されていることにより、可視光源１９から入力された可視光は、可視光案内手段２２の他端部に向かって進行しつつ、上方に出力される。出力された可視光は、第１の光案内手段２を透過し、さらに光透過領域とされた液晶パネル３の単位領域である画素を透過して、操作者に像として視認される。このような撮像装置１０１は、可視光カットフィルター２０を省略することができる。
【００８０】
但し、可視光案内手段２２の一端部に、第２の光案内手段１８を設け、この第２の光案内手段１８の端部に可視光源１９を設けても良い。
【００８１】
〔第４の実施形態〕
また、上記第１の実施形態の撮像装置１００は、最上層にマイクロレンズアレイ６を配置したが、省略しても良い。
【００８２】
本発明の技術的な範囲は、上述の実施形態に限定されず、他の様々な実施形態が考えられる。単位領域の設定個数、設定範囲は任意である。撮像装置自体は、生体認証装置以外の他の様々な用途に適用可能である。また、搭載される外部機器は、移動体通信端末といった携帯機器に限定されるものではない。生体認証の観察対象は、ヒトの指に限られず、ヒトの手のひらであっても良いし、その他の部位であっても良い。
【００８３】
ノーマリーブラック方式、又はノーマリーホワイト方式といった液晶表示方式に応じて、選択される単位電極は適宜設定される。なお、液晶技術の活用に代えて、印加電圧に応じて透明度が変化する電気光学結晶を活用して単位領域を光透過又は不透過に設定しても良い。
【００８４】
撮像素子は、ガイド部材といったものには限定されず、光透過領域に設定された単位領域からの光を撮像素子の画素に案内するものであれば何でも良い。ガイド部材２ａ〜２ｅは、個々の部材に限られず、それらが一体に形成された部材であっても良い。また、必ずしもラインセンサー１の画素とガイド部材とを１対１で設ける必要はない。複数の画素に対して１つのガイド部材を割り当てても良い。各部材の具体的な材料は当業者が適宜選択できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる携帯電話の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる携帯電話の前面の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる携帯電話の前面の構成を示す拡大模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置の概略的な分解斜視図である。
【図５】ラインセンサーの画素と、第１の光案内手段のガイド部材と、単位電極との配置関係を示す平面模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置の概略的な側面構成を示す模式図である。
【図７】単位電極と液晶層の単位領域との配置関係を示す平面模式図である。
【図８】液晶パネルの駆動系の概略的なブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施形態にかかる生体認証の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置を用いて画像を撮像する際の検査光の進行を示す模式図である。
【図１１】画像を撮像する際の光源及び液晶パネルの制御信号を示す図である。
【図１２】画像を表示する際の可視光源及び液晶パネルの制御信号を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置を用いて画像を表示する際の可視光の進行を示す模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態にかかる撮像装置の概略的な側面構成を示す模式図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態にかかる撮像装置の概略的な側面構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  ラインセンサー（撮像素子）
２  第１の光案内手段
４、５  偏光板
１１、１２  第１反射面
１３  第２反射面
１４、１５  電極層
１６  液晶層
１８  第２の光案内手段
１９  可視光源
２０  可視光カットフィルター
２１  金属反射膜
２２  可視光案内手段
５０  携帯電話（移動体通信端末）
１００、１０１  撮像装置
Ｌ１〜Ｌ４  第１軸線
ＰＸａ〜ＰＸｅ  撮像素子の画素
Ｒ１〜Ｒ５  単位領域
【図１】
2010033347.tif 000003
【図２】
2010033347.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010033347.tif 000007
【図６】
2010033347.tif 000008
【図７】
2010033347.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010033347.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2010033347.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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